DE102012024073A1 - Stratified storage for storing hot water for heating purpose and for industrial water supply, has separate water storage unit with supply line and opening that opens in cup-shaped guide units, which are partially arranged to each other - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen als Schichtenspeicher ausgeführten Pufferspeicher zum Speichern von heißem Wasser für Heizzwecke und zur Brauchwasserversorgung.The invention relates to a storage tank designed as a buffer memory for storing hot water for heating purposes and for service water supply.
Schichtenspeicher nutzen die Dichteunterschiede unterschiedlich warmen Wassers aus, so dass warmes Wasser im oberen Bereich und kaltes Wasser im unteren Bereich des Schichtenspeichers gespeichert wird und sind beispielsweise aus der Patentschrift
Dabei ist es wichtig, dass eine unerwünschte Durchmischung der Schichten verhindert wird. Dies erfolgt unter anderem dadurch, dass das Einspeisen und Entnehmen von Wasser so erfolgt, dass eine möglichst geringe Verwirbelung der Schichten stattfindet. Da die Temperatur des Schichtenspeichers Schwankungen unterliegt, muss in der Regel das in der Nähe der der Einlauftemperatur entsprechenden Schicht eingeleitete Wasser auf- oder Absteigen, um die Schicht mit gleicher Temperatur zu erreichen. Dies wird durch die temperaturabhängigen Dichteunterschiede sichergestellt.It is important that unwanted mixing of the layers is prevented. This is done inter alia by the fact that the feeding and removal of water takes place so that the least possible turbulence of the layers takes place. Since the temperature of the stratified storage tank is subject to fluctuations, it is usually necessary to raise or lower the water introduced near the inlet temperature in order to reach the same temperature layer. This is ensured by the temperature-dependent density differences.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ansätze zur möglichst störungsfreien Einlagerung von Wasser in einen Schichtenspeicher bekannt. In der Patentanmeldung
Die Patentanmeldung
Die aus dem Stand der Technik bekannten Schichtenspeicher weisen also Leitmittel auf, die das einströmende Wasser in radialer Richtung umlenken. In radialer Richtung ausströmende Wasser hat jedoch zur Wirkung, dass dieses die Behälterwand des Schichtenspeichers erreicht und dort in undefinierter Weise umgelenkt wird, was zu einer ungünstigen Durchmischung führt. Außerdem müssen die Leitmittel teilweise sehr aufwändig hergestellt werden, um eine gleichmäßige radiale Strömung zu erreichen.The layered accumulators known from the prior art therefore have conducting means which deflect the inflowing water in the radial direction. In the radial direction, however, water flowing out has the effect that this reaches the container wall of the stratified storage and is deflected there in an undefined manner, which leads to an unfavorable mixing. In addition, the lead must be made sometimes very expensive to achieve a uniform radial flow.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Schichtenspeicher mit kostengünstig herzustellenden Leitmitteln bereitzustellen, die zugleich eine störungsarme Einlagerung des zulaufenden Wassers sicherstellen.It is therefore an object of the invention to provide a stratified storage with inexpensive to produce conductive means, which ensure at the same time a low-interference storage of the incoming water.
Diese Aufgabe wird durch einen Schichtenspeicher gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Dazu umfasst der Schichtenspeicher zumindest ein separates Mittel zum Einlagern von Wasser. Unter separat ist zu verstehen, dass dieses Mittel eigenständig ist und zum Beispiel nicht den Boden des Schichtenspeichers als Leitmittel umfasst. Dies ist deswegen wesentlich, da eine möglicherweise unkontrollierte Strömung entlang der Behälterwand vermieden werden soll. Erfindungsgemäß umfasst das Mittel zum Einlagern von Wasser zwei unterschiedlich große schalenförmige Leitmittel, deren Öffnungen zueinander ausgerichtet sind. Die Öffnung des Einlaufs mündet im kleineren zweiten schalenförmigen Leitmittel. Dadurch wird erreicht, dass das einlaufende Wasser mehrfach umgelenkt wird und über einen großen Querschnitt mit sehr niedriger Geschwindigkeit in den Schichtenspeicher einströmt.This object is achieved by a layer memory according to the features of the independent claim. For this purpose, the stratified storage comprises at least one separate means for storing water. By separate is meant that this agent is self-contained and, for example, does not include the bottom of the stratified reservoir as a conducting agent. This is essential because a potentially uncontrolled flow along the container wall should be avoided. According to the invention, the means for storing water comprises two different sized bowl-shaped guide means whose openings are aligned with each other. The opening of the inlet opens in the smaller second shell-shaped guide. This ensures that the incoming water is deflected several times and flows through a large cross-section at very low speed in the stratified storage.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist das zweite schalenförmige Leitmittel teilweise oder vollständig innerhalb des ersten schalenförmigen Leitmittels angeordnet. Dies führt zu einer besonders vorteilhaftem und sicheren mehrfachen Umlenkung des einlaufenden Wassers.In a preferred embodiment, the second shell-shaped guide means is arranged partially or completely within the first shell-shaped guide means. This leads to a particularly advantageous and safe multiple deflection of the incoming water.
Besonders bevorzugt sind die schalenförmigen Leitmittel quaderförmig ausgebildet. Dies erlaubt eine preisgünstige Herstellung.Particularly preferably, the shell-shaped guide means are cuboid. This allows a low-cost production.
Ebenfalls bevorzugt sind die Öffnungsflächen der Leitmittel innerhalb des Schichtenspeichers horizontal ausgerichtet.Also preferably, the opening surfaces of the guide means within the stratified storage are aligned horizontally.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante sind die schalenförmigen Leitmittel im Randbereich gelocht. Dadurch wird erreicht, dass die Strömung einerseits verwirbelungsfrei den Rand des Leitmittels passiert, andererseits der das zulaufende Wasser abermals aufgeteilt wird und einen gezielten Bremsimpuls in einen schon umgelenkten Volumenstrom einbringt. Unter gelocht ist erfindungsgemäß jede Art von Löchern, Schlitzen, Perforationen etc. gemeint. In an advantageous embodiment, the shell-shaped guide means are perforated in the edge region. This ensures that the flow on the one hand passes without turbulence the edge of the conductive agent, on the other hand, the inflowing water is again divided and brings a targeted braking pulse in an already deflected volume flow. Under perforated according to the invention any kind of holes, slots, perforations, etc. meant.
Darüber hinaus ist das zweite schalenförmigen Leitmittel im Bereich des Bodens oder am Bodenrand gelocht. Dadurch kann ein Teil des zulaufenden Wassers direkt dem Schichtenspeicher zufließen, wodurch eine über dem Querschnitt des ersten schalenförmigen Leitmittels besonders gleichmäßige Ausströmung erreicht wird, ohne dass es zu Abschattungseffekten durch das zweite schalenförmige Leitmittel kommt.In addition, the second cup-shaped conducting agent is perforated in the region of the bottom or at the bottom edge. As a result, a portion of the incoming water can flow directly to the stratified storage, whereby a particularly uniform outflow is achieved over the cross section of the first cup-shaped guide means, without causing shading effects by the second cup-shaped guide means.
Bevorzugt ist das Verhältnis der Öffnungsflächen zwischen dem kleinen zweiten schalenförmigen Leitmittel und dem großen ersten schalenförmigen Leitmittel kleiner 20%, besonders bevorzugt kleiner 10%.Preferably, the ratio of the opening areas between the small second cup-shaped conducting means and the large first cup-shaped conducting means is less than 20%, more preferably less than 10%.
Um dem zulaufende Wasser beim Umlenken im schalenförmigen Leitmittel eine zur Öffnungsfläche orthogonale Geschwindigkeitskomponente zu vermitteln ist das Verhältnis zwischen Höhe und Breite des schalenförmigen Leitmittels größer 20%, bevorzugt größer 50%.In order to impart a velocity component orthogonal to the opening area to the incoming water during deflection in the cup-shaped guiding means, the ratio between height and width of the cup-shaped guiding means is greater than 20%, preferably greater than 50%.
Vorteilhafterweise sind die Öffnungsflächen der beiden schalenförmigen Leitmittel und der Rohrdurchmesser der Zuleitung so aufeinander abgestimmt, dass in Betrieb das zulaufende Wasser mit einer überwiegend axialen Geschwindigkeitskomponente in den Schichtenspeicher einströmt, die derart gering ist, dass die durch die Temperaturdifferenzen bedingten Dichtedifferenzen zwischen dem einlaufenden Wasser und dem umgebenden Wasser ausreichen, das das einströmende Wasser unmittelbar in die Ziel-Speicherschicht zu lenken. Erfindungsgemäß ist dies unter 0,5 m/s, bevorzugt unter 0,05 m/s. Dabei tritt das Wasser aufgrund der Ausrichtung der Leitmittel zunächst nach unten aus und strömt dann entweder weiter nach unten oder wird nach oben umgelenkt. Grundsätzlich können die Leitmittel erfindungsgemäß auch in entgegen gesetzter Richtung angeordnet sein.Advantageously, the opening surfaces of the two shell-shaped guide means and the pipe diameter of the supply line are coordinated so that in operation, the incoming water flows with a predominantly axial velocity component in the stratified storage, which is so low that caused by the temperature differences density differences between the incoming water and sufficient for the surrounding water to direct the incoming water directly into the target storage layer. According to the invention this is less than 0.5 m / s, preferably less than 0.05 m / s. In this case, the water initially exits downwards due to the orientation of the conducting means and then either flows further downwards or is deflected upwards. In principle, according to the invention, the conducting means can also be arranged in the opposite direction.
In einer Variante des Schichtenspeichers ist ein Auslauf, aus dem warmes Wasser gezapft werden kann, so angeordnet, dass die Mündung des Auslaufs innerhalb des ersten schalenförmigen Leitmittels angeordnet ist. Dadurch kann im Betrieb insbesondere bei kontinuierlichem Zu- und Ablauf eine Reduzierung vom ersten schalenförmigen Leitmittel in den Schichtenspeicher ein- oder ausströmenden Volumenstroms erreicht werden.In a variant of the stratified storage, a spout from which hot water can be drawn is arranged so that the mouth of the spout is arranged inside the first dish-shaped guide means. As a result, during operation, in particular with continuous inlet and outlet, a reduction from the first shell-shaped conducting agent into the stratified storage chamber or outflowing volume flow can be achieved.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind auch weitere Zuläufe mit weiteren zweiten schalenförmigen Leitmitteln vorgesehen. Die zweiten schalenförmigen Leitmittel bewirken, dass sich die Zuläufe gegenseitig nur geringfügig beeinflussen.In one embodiment of the invention, further feeds are provided with further second shell-shaped guide means. The second cup-shaped guiding means cause the feeds to influence each other only slightly.
Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert.The invention will be explained with reference to FIGS.
Abgebildet ist in
Dadurch wird erreicht, dass das einlaufende Wasser zunächst mit einer relativ hohen Geschwindigkeit in das zweite schalenförmige Leitmittel einströmt. Dort wird es radial auf einen größeren Querschnitt verteilt und von den Rändern des zweiten schalenförmigen Leitmittels so umgelenkt, dass es mit nun einer niedrigeren Geschwindigkeit in das erste schalenförmige Leitmittel einströmt. Hier wird das Wasser wiederum radial auf einen größeren Querschnitt verteilt und von den Rändern des ersten schalenförmigen Leitmittels umgelenkt. It is thus achieved that the incoming water first flows into the second shell-shaped conducting means at a relatively high speed. There it is distributed radially to a larger cross-section and deflected by the edges of the second cup-shaped guide means so that it flows at a lower speed in the first cup-shaped guide means. Here, the water is again distributed radially to a larger cross section and deflected by the edges of the first cup-shaped conductive agent.
Dadurch wird eine über den Querschnitt gleichmäßige Strömung mit geringer Geschwindigkeit von unter 0,5 m/s, bevorzugt von unter 0,05 m/s erreicht. Im Idealfall ist dies eine Pfropfenströmung. Um die gleichmäßige Verteilung des zu strömenden Wassers zu erreichen, ist das zweite schalenförmige Leitmittel
So ist abgesichert, dass mehrere Wärmeerzeuger gleichzeitig, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen, den Speicher beladen können.This ensures that several heat generators can load the storage tank at the same time without affecting each other.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Behälterwandcontainer wall
- 22
- ZulaufIntake
- 33
- Auslaufoutlet
- 44
- Erstes schalenförmiges LeitmittelFirst cup-shaped conducting agent
- 55
- Zweites schalenförmiges LeitmittelSecond cup-shaped conducting agent
- 66
- Zwischenbodenfalse floor
- 77
- Unterer Rand des ersten schalenförmigen LeitmittelsLower edge of the first cup-shaped conductive agent
- 88th
- Unterer Boden des zweiten schalenförmigen LeitmittelsLower bottom of the second cup-shaped conductive agent
- 99
- Unterer Rand des zweiten schalenförmigen LeitmittelsLower edge of the second cup-shaped conductive agent
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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